Í þróun há-orku-litíumrafhlöðu hafa kísil-rafhlöður, með fræðilega sértæka getu þeirra langt umfram grafítgetu, orðið að lykilstefnu fyrir rafhlöður og orkugeymslurafhlöður. Af hverju kolefnisnanotubeygjuleiðandi deig eru ákjósanleg fyrir forskaut sem byggir á kísil- er hagnýtt efni sem R&D verkfræðingar rafhlöðunnar ræða oft. Kísilefni hafa lélega innri leiðni og gangast undir gríðarlega rúmmálsþenslu við hleðslu og losun. Venjulegt leiðandi kolsvart á í erfiðleikum með að viðhalda rafskautsleiðandi neti til langs tíma. Mörg fyrirtæki, í litlum-- og tilraunatilraunum á kísil-kolefnisskautum, upplifa hraða niðurbrot í hringrásinni og stöðugt aukið innra viðnám. Oft liggur undirrótin í vali á leiðandi aukefninu. Leiðandi líma úr kolefnisnanorörum, með einvíddar pípulaga uppbyggingu og framúrskarandi vélrænni hörku, hefur orðið almenna leiðandi lausnin fyrir iðnvæðingu kísilskauta-. Hins vegar er einnig nauðsynlegt að passa líkanið út frá kísilinnihaldi og slurry kerfi.
1. Kjarnaverkjapunktur kísils-undirstaða rafskauta: Rúmmálsstækkun veldur broti og bilun í leiðandi neti
Stærsta tæknileg áskorun kísilskauta-undirstaða er mikil rúmmálsstækkun og samdráttur meðan á hleðslu-losunarhring stendur. Hefðbundin-snertileiðandi aukefni eru mjög viðkvæm fyrir því að missa snertingu, sem veldur mikilli aukningu á innri mótstöðu frumunnar og hröðu niðurbroti hringrásarinnar. Þetta gerir miklar kröfur til vélrænni stuðpúðargetu leiðandi aukefnisins.
Meðan á lithiation stendur geta efni sem byggir á kísil- orðið fyrir rúmmálsstækkun upp á 200-300%, fylgt eftir með samdrætti við afbrot. Eftir endurteknar hjólreiðar eru kísilagnir tilhneigingu til að molna. Venjuleg kolsvartleiðandi aukefni treysta á punktsnertingu milli agna til að byggja upp brautir. Eftir stækkun og tilfærslu kísilögnanna breytast kolsvarta agnirnar og losna, sem rjúfa beint leiðandi hlekkina, sem veldur stöðugri aukningu á innri viðnám rafskauts og hröðum niðurbroti á afkastagetu. Á sama tíma hefur sílikon sjálft veikburða leiðni. Ef leiðandi aukefnið getur ekki myndað samfellt net um allt rafskautsblaðið, mun það einnig valda afleiddum vandamálum eins og lélegri hraðagetu og lítilli fyrstu lotu skilvirkni.
Kísil-undirstaða rafskaut á markaðnum er skipt í há-kísilkerfi og SiO samsett kísil-kolefniskerfi. Því hærra sem sílikoninnihaldið er, því meira áberandi eru eyðileggjandi áhrif stækkunar og því hærri eru yfirgripsmiklar kröfur um frammistöðu fyrir leiðandi límið.
Í samskiptum við marga viðskiptavini úr kísil-kolefnisskautum hefur Shandong Tanfeng komist að því að mörg rannsóknar- og þróunarteymi afrita beint leiðandi aukefnasamsetningar grafítskauta og setja venjulegt kolsvart beint á kísil-forskaut. Þó frammistaða gæti verið ásættanleg á rannsóknarstofum mælikvarða, eftir hundruð lotum, lækkar árangur verulega. Þetta er vegna þess að litið hefur verið framhjá leiðandi netskemmdum af völdum stækkunar.
2. Fjórir kjarna kostir kolefnisnanotube leiðandi líma fyrir kísil-undirstaða rafskaut
Samanborið við kolsvart, byggir kolefnisnanotube leiðandi líma, sem byggir á ein-langri pípulaga uppbyggingu þess, sveigjanlegt þrívíddar leiðandi net sem þolir endurtekna stækkun og samdrætti kísilagna, nær mikilli leiðni við lítið magn íblöndunar, aðlagar sig að sérstökum rekstrarskilyrðum kísilbasa{2}}.
1. Sveigjanlegt langdrægt-leiðandi net, viðheldur órofum leiðum meðan á stækkun og samdrætti stendur
Kolefni nanórör hafa stærðarhlutföll 500-1000 eða meira, skarast innan rafskautsins til að mynda leiðandi net svipað og "teygjanlegt vinnupalla." Þegar kísilagnir þenjast út og dragast saman geta kolefnisrörin afmyndast eins og gormar án þess að rjúfa beint samband og viðhalda stöðugt rafeindaflutningsrásum. Aftur á móti eru punktsnertingar kolsvarts mjög viðkvæmar fyrir því að missa samband eftir tilfærslu agna.
2. Lágt viðbótarmagn, losar meira pláss fyrir virkt efni, bætir orkuþéttleika
Pláss í forskautakerfinu- sem byggir á sílikon er mjög dýrmætt. Hátt hlutfall leiðandi aukefnis mun útrýma hlutfalli kísil-kolefnisvirks efnis. Virkt viðbótarmagn af MWCNT leiðandi deigi í kísil-kolefnisskautum er yfirleitt aðeins 0,3-1,0%, sem nær tilvalin leiðandi áhrif. Hefðbundið kolsvart þarf oft 2-4% viðbót, sem tekur virka efnishlutfallið og takmarkar aukningu á orkuþéttleika frumunnar.
3. Framúrskarandi vélrænir eiginleikar, stækkunarálag á kísilögnum
Kolefnis nanórör hafa mikinn teygjustuðul og góða seigleika, sem geta stuðlað innra álagi af völdum þenslu sílikonagna, dregið úr sprungum rafskautsplötu og duftlosun, dregið úr hættu á bilun vegna duftmunar virks efnis, óbeint bætt stöðugleika SEI filmu og dregið úr gasmyndun frá samfelldum hliðarhvörfum raflausna.
4. Samhæft við bæði olíu-NMP og vatns-undirstaða sílikon slurry kerfi
Eins og er nota kísil-undirstaða rafskaut aðallega vatns-gleysuferli, parað við CMC-SBR bindiefni, sem gera strangar kröfur um samhæfni leiðandi deigdreifingarefnisins. Viðurkennt CNT leiðandi líma getur náð góðum samhæfni í vatns-kerfum án þess að eyðileggja bindiefniskerfið, með stöðugri slurry rheology og minna tilhneigingu til rönd- og pinhole galla við húðun.
| Samanburðaratriði | CNT leiðandi líma (MWCNT) | Venjulegt leiðandi kolsvart SP | Prófskilyrði |
|---|---|---|---|
| Sanngjarn áhrifarík viðbót fyrir sílikon-kolefnisskaut | 0,3-1,0 þyngd% | 2-4 þyngd% | SiO/C sílikon-undirstaða rafskautakerfi |
| Aðlögunarhæfni að kísilkornaþenslu | Framúrskarandi, net getur afmyndast og biðminni | Lélegir, punkttengiliðir rofna auðveldlega | 1C lotupróf |
| 100 lota getuvarðveisla | 88-92% | 65-72% | Kísilinnihald 15% sílikon-kolefnis hálf-fruma |
| Breyting á innri viðnám rafskauts (eftir hjólreiðar) | Lítil aukning á innri mótstöðu | Mikil aukning á innri mótstöðu | EIS viðnámsmæling |
| Áhrif á orkuþéttleika | Lítið umráð, bætir þéttleiki | Mikil umráð, takmarkar orkuþéttleika | Sama samsetningarkerfi |
Samantekt:Kostir CNT leiðandi líms eru byggðir á forsendum vandlegrar dreifingar. Ef CNTs í límið eru alvarlega þétt saman, er enginn af ofangreindum kostum að veruleika.
Shandong Tanfeng hefur sérstaklega þróað kísil-röð sérstakt CNT-leiðandi líma fyrir kísil-undirstaða rafskautaaðstæður, og kynnir NMP-olíu-undirstaða og vatns-líkön. Dreifingarefnið og CNT stærðarhlutfallið hefur verið fínstillt til að laga sig að CMC-SBR vatns-bundnu bindiefniskerfinu, sem hindrar á áhrifaríkan hátt þykknun grugglausnar og hlaup í kísilskautum. Margir kísil-kolefnisskautarannsóknir og fjöldaframleiðsluviðskiptavinir nota þetta beint í-litlar mælikvarða og tilraunatilraunir, sem dregur úr villuleitarferlinu.
3. Hverjir eru hagnýtir gallar þess að nota CNT leiðandi líma fyrir kísil-undirstaða rafskaut?
CNT leiðandi líma er ekki alhliða lausn. Óviðeigandi val getur leitt til mikillar seigju slurrys og erfiðleika við dreifingu. Fyrir há-kísilkerfi verður samsvörun CNT breytu að fara fram á réttan hátt; Ekki er hægt að afrita breytur grafítskautslíma beint.
Miklar kröfur um dreifingarferli:Ef CNT leiðandi deigið sjálft er ekki rétt dreift og inniheldur mikið magn af þyrpingum, munu þær mynda leiðandi eyjar í kísilskautinu sem byggir á -, ekki aðeins hjálpar það ekki heldur veldur það líka svörtum blettum og ör-skammhlaupsáhættu á rafskautsplötunni.
Erfið stjórnun á seigju:Kolefnis nanórör hafa mikið sérstakt yfirborðsflatarmál og með sama magni auka þau auðveldara seigju rafskautslausnarinnar. Kísil-undirstaða rafskaut hafa sjálf flókna agnaformgerð, sem krefst samræmdrar stjórnunar á efni og seigju á föstu formi við kembiforrit.
Hár-kísill og hrein kísilkerfi hafa enn takmarkanir með CNT eingöngu:Fyrir há-kísilkerfi með kísilinnihald sem er yfir 30% er ófullnægjandi að treysta eingöngu á CNT leiðandi líma til að vega upp á móti hinni miklu stækkun. Iðnaðurinn notar almennt blendinga leiðandi lausn af CNTs + kolsvarti til að ná viðbótar kostum.
| Rekstrarsviðsmynd | Ráðlagður leiðandi lausn | Lykilatriði |
|---|---|---|
| SiO/C lágt-miðlungs kísilskaut (5-20% Si) | Aðallega CNT leiðandi líma, með litlu magni af kolsvarti í samsetningu | Forgangsraðaðu kísil-skauta-sérhæfðum límlíkönum |
| High-Silicon System (Si >25%) | CNTs + Carbon Black / Graphene blendingur | Ekki er mælt með því að nota CNT ein og sér |
| Rannsóknarstofa í lítilli-skala R&D | Forgangsraðaðu -vatnsbundnu CNT leiðandi lími | Stýrðu fóðrunarröðinni stranglega, tryggðu for-blöndun |
4. Hagnýtir valpunktar fyrir notkun CNT leiðandi líma í sílikon-undirstaða rafskaut
Þegar þú kaupir CNT leiðandi líma skaltu ekki aðeins líta á fast efni. Það verður að sameina kísilinnihaldi, slurry leysikerfi og bindiefnisgerð, með áherslu á CNT lengd, dreifingarástand og óhreinindavísa.
Greindu leysikerfið:Ekki nota beint NMP-olíu-basað líma fyrir vatns-kísillskaut; Ósamræmi leysis mun beint eyðileggja slurry kerfið, sem veldur flokkun og lagskiptingum.
Hærra sílikoninnihald:Ekki stunda í blindni of langa CNT. Of langar slöngur geta auðveldlega valdið slurry flækju og þykknun. Veldu miðlungs-CNT módel sem henta fyrir kísilskaut.
Gefðu gaum að óhreinindum úr málmi:Kísil-undirstaða skaut eru viðkvæm fyrir málmóhreinindum. Of mikil óhreinindi geta auðveldlega valdið -sjálfhleðslu frumna.
Forgangsraða -smá sannprófun:Framkvæmdu fyrst -lotusýnisprófanir, skoðaðu samhæfni líma, útlit rafskautsplötuhúðunar, frammistöðu hringrásar og innra viðnámsgögn, skalaðu síðan upp í fjöldaframleiðslu.
Sem CNT-leiðandi límaframleiðandi getur Shandong Tanfeng veitt lítil sýnishornsstuðning fyrir kísil-undirstaða rafskautaverkefni. Byggt á kísilinnihaldi viðskiptavinarins og vatns/olíu-kerfi, veitir það markvissar uppástungur um val og úttaksferlatilvísanir fyrir fóðrun og blöndun, sem hjálpar viðskiptavinum að forðast krókaleiðir í formúluleit.
5. Full greinar samantekt
Aðalástæðan fyrir því að kísil-undirstaða rafskaut setja CNT leiðandi líma í forgang er sú að sveigjanlega einvíddar netið leysir vandamálið með broti á leiðandi hlekk af völdum stækkunar kísilagna, nær litlu magni í viðbót á sama tíma og jafnvægi leiðni og orkuþéttleika. Hins vegar verður að passa við samsvarandi kerfislíkan; fyrir há-kísilsviðsmynd er mælt með samsetningu með öðrum leiðandi aukefnum og grafítskautapastalausnin ætti ekki að afrita beint.
Bilun á-kísilskautum sem byggir á er oft ekki alfarið vegna kísilefnisins sjálfs. Það skiptir sköpum hvort leiðandi aukefnið þolir rúmmálsbreytingarnar á hjólreiðum. Hefðbundin kolsvartleiðandi aukefni, takmörkuð af punkt-snertibúnaði þeirra í kísil-kolefniskerfum, eiga í erfiðleikum með að ná langan líftíma. CNT leiðandi líma, í krafti einstakrar einvíddar netkerfisbyggingar sinnar, hefur orðið almennt val fyrir iðnvæðingu kísil-kolefnisskauta. Við val skaltu ekki aðeins líta á trausta innihaldsvísa; meta ítarlega dreifileika, seigju, óhreinindi og kerfissamhæfi.
Shandong Tanfeng er með fjöl-forskrift CNT leiðandi límavörur sem henta fyrir kísil-forskaut og geta stutt sérsniðna þróun. Það veitir einnig tæknilega samhæfingu slurry ferla og býður upp á fullkomna stuðningsþjónustu fyrir R&D stofnanir og rafhlöðuframleiðendur.
Algengar spurningar
Sp.: Geta kísil-undirstaða forskaut aðeins notað CNT leiðandi líma án kolsvarts?
Svar: Lágt-miðlungs sílikon SiO/C kerfi geta reynt þetta, en flestar iðnaðarsamsetningar innihalda lítið magn af kolsvarti í samsetningu. Kolsvart fyllir eyðurnar á milli agna, hámarkar samverkandi leiðandi netið og dregur úr heildarsamsetningarkostnaði.
Sp.: Er hægt að nota CNT límið sem notað er fyrir venjuleg grafítskaut beint fyrir vatns-kísilskaut?
A: Ekki er mælt með beinni notkun. Dreifingarefnasamsetningin fyrir grafítskautmauk er hugsanlega ekki samhæf CMC-SBR kerfið, sem veldur auðveldlega gruggþykknun og botnfalli. Forgangsraðaðu -vatnsbundnu CNT leiðandi lími sem er sérstaklega hannað fyrir kísilskaut.
Sp.: Hvert er dæmigert viðbótarmagn af CNT-leiðandi deigi fyrir kísil-kolefnisskaut?
A: Fyrir SiO/C sílikon-kolefnisskaut er virku CNT viðbótinni almennt stjórnað á bilinu 0,3-1,0%. Því hærra sem sílikoninnihaldið er, þarf að endurkvarða ákjósanlegan viðbótarglugga með tilraunum.